半导体行业研究：自驾电动车带动的十倍半导体增值（附报告）

根据TheBostonConsultingGroup预估从2020到2030年，全球汽车/电动车销量加总年均复合增长率约为1%，并预计2030年，全球车市销量将增加至1.09亿辆，但汽油，柴油车将被各种形态的电动新能源车来取代。虽然在未来10年，全球车市的销量复合增长率CAGR可能只有1-2个点，但随着消费者从汽油车转换成新能源电动车及从人驾车转换成SAEL3-L5自动驾驶车需求的不断扩大，我们预期全球车用半导体市场仍将大幅增长，未来15年的复合增长率可能超过20%，远高于市场预期低于10%的增长。

1、人驾到自驾，重点在成本及视觉/AI芯片技术:

很多产业专家说未来的自驾车就像装了四个轮子的智能手机，以自驾技术的难度及半导体配置而言，我们不同意这说法，我们认为自驾车像是装了四个轮子的智能AI服务器(如果透过远端控制软件来协作，自驾车队更像装了四个轮子的智能集群系统)，Gartner在2019年四季度预测在2023年，全球有近74.6万自驾车，而目前使用激光雷达来作为视觉功能的SAEL4-L5的自驾车成本要超过20万美元，昂贵的激光雷达感测元件就要5万美元以上，所以很难普及到自用车，像是特斯拉不使用光达，但透过3颗前置摄像头(60，150，250公尺视觉距离)，1颗后置摄像头(50公尺视觉距离)，4颗前后侧边摄像头(80-100公尺视觉距离)，12颗环绕车身的超音波感测器(感测距离8公尺)，及一颗前置雷达(160公尺视觉距离)推出的L3-L4全自动驾驶解决方案，整体额外自驾功能成本应该不超过2万美元。所以我们认为另一个研究机构ABI预估至2025年，L3-L5自动驾驶车将达到八百万销量，于2025年达到全球8%汽车销量市场份额的预测，可能还过于保守，我们估计于2035年全球超过30%的汽车销量将具备L3-L5的自动驾驶功能，未来15年的复合增长率达到30-35%。

2、油车到新能源车，重点在电池及电力驱动技术:

虽然全球纯电动车占比在2020年连5个点都没有，但从挪威在五年内就要全面禁售燃油车，其他主流国家陆续在2030，2040年执行禁售燃油车，我们因此预估在2035年，全球可能有超过50%的新车上市，将都是纯电动车，而彭博社预估到了2040年60%的新车将是纯电动车，我们预估未来15年的复合增长率达到20-25%。比较特别的是全球十大传统车厂因为燃油引擎技术的包袱，及缺乏领先的电池及电力驱动技术，反而不如一些新兴电动车公司如特斯拉，蔚来，小鹏，理想及未来的苹果，阿里巴巴，富士康，百度都想跨足，这足以解释为何市场给新兴电动车数倍于传统车厂的市场估值。

未来半导体产业多样化的动能无虞,亿物联网遍地开花的长期成长趋势不变,但以份额而言,我们认为汽油引擎车转马达电动车，接着是由人驾转SAE3-5级自驾车的占比提升，加上电动车及自驾车的技术演进(耗能降低，电池密度提升，电源转换系统重量降低，摄像头，感测器，雷达，激光雷达数量提升，及人工智能芯片运算能力提升但要求耗能持续降低)，这些技术演进将逐步拉升每台电动车及自驾车的半导体价值，这两大驱动力对全球车用半导体公司及产业未来二十年将产生重大影响,因此我们不认同IHSMarkit对全球车用半导体于2019-2026复合成长率约7%的预估,我们认为全球车用半导体市场于2020-2035年复合成长率应有机会超过20%(主要系增加AIGPU,FPGA,ASIC，激光雷达,以太网络,碳化硅的价值及数量),远超过全球半导体市场在同时间的复合成长率的5-6%,约占全球半导体市场(包括记忆体部分)的份额在2035年达到30%(从2020’s5%),每车半导体价值从2020年的268美元，暴增10倍到2035年的2,758美元。而中国车用半导体市场因中国及国际大厂主导全球马达电动车，车用电池，及SAELevel3-5自驾市场及技术更新,我们因此预估于2020-2035年中国车用半导体市场的复合成长率应超过全球的20%,达到近25-30个点的复合增长率。

就中国大陆自驾出租车，公交车运营商而言，百度ApolloGo的技术还有大数据里程数明显领先AutoX，但两方案应该都是采用英伟达的GPU及英特尔的x86CPU芯片架构，加上庞大的视觉感测系统，我们估计其AI芯片加上视觉软硬件成本将超过10万美元;而就国内自用自驾车而言，地平线征程5/67nm的自研人工智能ASIC芯片,应该明显领先黑芝麻的A100016nm芯片解决方案，但若比较Tesla自研芯片，英伟达的AIGPU，英特尔MobileyeEyeQ5/Q6,除了价格及成本优势外，国内自研自驾车ASIC芯片，应该还需要2-3年的时间才能追上国际大厂。

在紧盯学习着谷歌的搜寻引擎及谷歌Waymo自驾出租车的事业拓展，百度终于摆脱谷歌的阴影，率先决定跨入自驾车整车软件，硬件制造，于今年初与吉利控股宣布成立智能汽车公司，在百度ApolloGo尚未进入自驾ASIC芯片设计，制造之前，我们认为公司的决策层芯片架构将采取开放平台，其中当然以2-4颗Xilinx赛灵思的FPGA，英特尔的CPU及英伟达的GPU为主要自驾芯片，来接收来自摄像头，超音波感测，激光雷达，毫米波雷达感知层的各种数据，及执行计算单元决策层的各种判断。百度ApolloGo有超过200万公里的自驾实路测试，300辆以上L4自驾车，及45张执照，我们相信百度将成为国内自驾出租车市场的三大运营商之一。

虽然在自驾车队数量明显低于百度，但2016年才成立的AutoX于2018年与武汉的东风汽车达成战略合作，2020年7月获得加州首发的第二张自驾牌照，2021年二月首次开放深圳民众试乘L5自驾出租车。类似于WaymoOne,GMCruise，AutoX人工智能芯片架构主要应该是用英伟达GPU及英特尔x86CPU，来控制5个激光雷达，数个毫米波雷达及摄像头，其AI及视觉软硬件成本应该超过10万美元以上，不同于百度主要系与各大国内车厂合作，AutoX除了与东风，上汽，比亚迪等车厂合作外，也与出租车运营商入滴滴出行，大众出行合作，并透过阿里巴巴与高德地图合作，我们预期AutoX将成为国内自驾出租车市场的三大运营商之一。

去年 9 月，地平线 (Horizon Robotics)发布新一代车载 AI 芯片征程 3 (Journey 3), 其中采用台积电 16nm 制程工艺，整合 4 颗 ARM Cortex A53 CPU, 一颗 AMR Cortex R5 MCU, 两颗 BPU (Brain Processing Unit), 但 10 Tera OPS (每秒 10 兆次运算, TOPS) 明显低于特斯拉及英伟达已经上市的解决方案，所以可能要等到 2022-2023 年推出用台积电 7nm 制程工艺的征程 5/6(96 Tera OPS/400 Tera OPS)才可能有能力支援 L3-L4 自驾。地平线征程 2 在长安 UNI-T 和奇瑞蚂蚁两款车型上分别实现了高级辅助驾 驶域(ADAS)国产 AI 芯片量产上车的零突破，并且在 6 个月内完成 10万片出货。目前，地平线已同长安 、上汽、广汽 、一汽、理想汽车、奇瑞汽车、长城汽车，以及奥迪、大陆集团、佛吉亚等国内外知名车厂深度合作，俨然已经成为国内自驾芯片的先驱者。

于2017年，蔚来、芯动能向黑芝麻投资了近亿元。2019年4月，黑芝麻又获得了上汽、SK中国、招商局等机构的B轮投资。于2020年6月，黑芝麻智能科技发布其华山二号A1000/A1000Lite芯片，华山二号A1000芯片具备40-70TOPS的算力，甚至数倍于同样采用台积电16nm制程工艺的地平线征程3芯片，单颗A1000组成的控制器，可以支持L2+级自动驾驶，2颗、4颗并联，则分别可以实现140TOPS和280TOPS的算力，用来支持L3，甚至是较简单的L4级自动驾驶系统。在SoC芯片内部集成了一个名为DynamAINN引擎的NPU(神经处理单元)来进行AI加速。这个NPU内部可搭载4个3D卷积MAC阵列、1个2DGEMM阵列，以及1个EDP运算单元和5个DSP，支持4/8/16位多种运算精度，工作频率为1.2GHz。除了AI核心之外，这颗SoC内还集成了自研的高性能ISP，最多接入12路高清摄像头的画面，最高甚至可以达到4K分辨率。再加上高达30Gbps的高带宽，让其可以每秒处理12亿像素。此外，A1000还支持HDR处理，通过长短曝光的图像进行拟合，来让汽车在黑暗、逆光等不利环境下也能看的清楚。黑芝麻智能科技表示，华山二号A1000硬件开发平台测试阶段已完成，并于2020年，将软件SDK，L3DCU参考设计提供给客户，并预计于2021年底，搭载黑芝麻华山二号芯片的车型将正式量产。但除了这些漂亮的纸上规格外，公司并没有公布目前哪些车厂，哪些车型会采用华山二号芯片以及其出货量的预测。

MarketsandMarkets之前预测全球车用乙太网路市场将从2020年的18亿美元，以20.9%的复合增长率增加到2026年的56亿美元。就以L4-L5人工智能自驾系统来看，我们估计每台至少需要10个以上以太网络交换器芯片(EthernetSwitch)，10个以上以太网络实体层收发器PHY-Transceiver，因为PHY-Transceiver是模拟电路，所占以太网络芯片面积大，有良率差及成本较高的问题，再与数字链路层的媒体访问控制MAC(MediaAccessControlAddress)芯片整合，整合后成为混合电路(Mixedmode)设计，其制程工艺难度大幅提升,生产良率大幅下降，进入门槛大幅提高。目前车载以太网络PHY-Transceiver的主要供应商有博通(Broadcom)，美满电子(Marvell)/Aquantia,恩智浦(NXP)，德仪(TI)，Microchip,瑞昱(Realtek)，而博通加美满电子全球份额就超过50%。2016年，美满电子已经率先开发出1000BASE-T1的以太网络实体层收发器芯片。